超交联微孔聚合物材料具有高的比表面积、低的骨架密度、大的孔体积、高的化学和热稳定性以及其易于功能化等特点,所以在气体存储和分离、催化、传感等领域具有广阔的应用前景。近年来,超交联聚合物材料的制备得到了飞速的发展,但是其规模化和结构可控制备仍然是制约超交联聚合物材料发展的一个重要因素。因此,本论文围绕超交联微孔聚合物的低成本制备及其应用展开了一系列的研究工作。本论文中,我们主要制备和合成了沥青基超交联微孔聚合物材料、羰基编织的超交联微孔聚合物材料和双马来酰亚胺基超交联聚合物材料,并研究了超交联微孔聚合物材料在气体储存和分离等方面的应用,主要内容如下:(1)利用廉价的沥青和煤焦油为构筑单元,通过傅克烷基化反应成功地制备了沥青基超交联微孔聚合物材料。沥青和煤焦油是石油工业和煤焦化工业大宗的副产物,以它们作为构筑单元能极大地降低成本,且本实验中,氯仿既做溶剂又做交联剂,简化了操作步骤,有利于此方法的工业化。通过傅里叶红外光谱、固体核磁谱、粉末X射线衍射、场发射扫描电镜和高分辨透射电镜以及N2吸附-脱附曲线测试等手段对该系列超交联微孔聚合物进行了表征。其BET比表面积可达到1337 m2 g-1,对CO2和H2的最高吸附量分别为17.74 wt%(273 K/1.0 bar)和1.83 wt%(77 K/1.13 bar)。室温下,该聚合物具有较高的有机蒸气吸附能力(环己烷:1115mgg-1;乙酸乙酯:685mgg-1;甲醇:1198mgg-1;和苯:890 mg g-1)。除此之外,该材料具有较高的化学稳定性和环境稳定性。因此,沥青基超交联微孔聚合物材料具有成本低、比表面积高、化学和热稳定性好以及气体吸附量高等综合性能,是一类极具应用前景的C02捕获材料和H2储存材料。(2)利用甲苯、萘、煤焦油、煤沥青和三苯基苯作为起始原料,在路易斯酸AlCl3的催化作用下,与三光气发生傅克羰基化反应。通过选用不同的芳环与三光气反应,证明了羰基对多环芳烃的钝化作用较弱,所以可以利用羰基编织多环芳烃制备超交联微孔聚合物材料。通过傅里叶红外光谱、N2吸附-脱附等温测试和气体吸附性能测试表征了羰基编织的超交联微孔聚合物材料,并且测试了碳化后材料的电化学性能。一系列分析测试表明,羰基编织的超交联微孔聚合物材料的比表面积高达1357 m2 g-1,同时具有较高的气体吸附性能(C02:15.86 wt%,273K/1.0bar;H2:1.57wt%,77K/1.13bar)。因为聚合物中引入了大量的氧原子,能为电极材料提供赝电容,该聚合物经过碳化后制备的电极材料的电容量达到409 F/g。因此,羰基编织的超交联聚合物材料具有合成方法简单、成本低、比表面积高和气体吸附性能好等优点,在气体储存以及制备超级电容器电极材料等方面具有潜在应用价值。(3)以双马来酰亚胺和二乙烯基苯为构筑单元,在偶氮二异丁腈(AIBN)的引发作用下,发生自由基共聚合制备了一系列双马来酰亚胺基的超交联聚合物材料。本研究中,AIBN的用量仅为单体用量的1mol%,极大的简化了后处理过程;由于双马来酰亚胺和二乙烯基苯单体的极性相反,具有发生交替聚合的趋势,元素分析证明了聚合物的交替结构。通过红外、固体核磁谱图、热分析、元素分析和N2吸附-脱附测试方法表征了所制备的超交联聚合物。结果表明,双马来酰亚胺基超交联聚合物材料的BET比表面积能达到841 m2 g-1,同时因为双马来酰亚胺中含有的N杂原子增强了聚合物和CO2分子之间的相互作用,所以其具有优异的CO2和H2吸附性能,其CO2/N2吸附选择性能高达51.02/1。所以,通过温和的自由基聚合制备了分子结构可控,并且具有较高比表面积和CO2/N2吸附选择性能的超交联聚合物材料,其在气体储存和分离等方面具有广泛的应用前景。